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  • (转)堆和栈的区别(转过无数次的文章)

    以下内容为程序员面试宝典第二版P175~~的内容

    一、预备知识—程序的内存分配 
      一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分 
      1、栈区(stack)—   由编译器自动分配释放   ,存放函数的参数值,局部变量的
     值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。 
      2、堆区(heap)   —   自由存储单元,一般由程序员分配释放,若程序员不释放,  

    程序结束时可能由OS回 收   。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类

    似于链表,呵呵。 
      3、全局区(静态区)(static)—,全局变量和静态变量的存储是放在一块的初 
     始化的全局变量和静态变量在一块区域,未初始化的全局变量和未初始化的静态变 
     量在相邻的另一块区域。 --- 程序结束后由系统释放。 
      4、文字常量区 —常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放 
      5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。 
      
      
      二、例子程序     
      //main.cpp   
      int   a   =   0;   全局初始化区   
      char   *p1;   全局未初始化区   
      main()   
      {   
      int   b;   栈   
      char   s[]   =   "abc";   栈   
      char   *p2;   栈   
      char   *p3   =   "123456";   123456/0在常量区,p3在栈上。   
      static   int   c   =0;   全局(静态)初始化区   
      p1   =   (char   *)malloc(10);   
      p2   =   (char   *)malloc(20);   
      分配得来得10和20字节的区域就在堆区。   
      strcpy(p1,   "123456");   123456/0放在常量区,编译器可能会将它与p3所指向的 
     "123456"优化成一个地方。   
      }   
      
      
      二、堆和栈的理论知识   
      2.1申请方式   
      stack:   
      由系统自动分配。   例如,声明在函数中一个局部变量   int   b;   系统自动在栈中为b开
      辟空间。 
      heap:   
      需要程序员自己申请,并指明大小,在c中malloc函数   
      如p1   =   (char   *)malloc(10);   
      在C++中用new运算符   
      如p2   =   new   char[10];   
      但是注意p1、p2本身是在栈中的。   
      
      
      2.2   
      申请后系统的响应   
            栈:只要栈的剩余空间大于所申请空间,系统将为程序提供内存,否则将报异常提示 
      栈溢出。   
            堆:首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序的申请 
    时,会遍历该链表,寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点,然后将该结点从空闲结点链 
    表中删除,并将该结点的空间分配给程序,另外,对于大多数系统,会在这块内存空间中 
    的首地址处记录本次分配的大小,这样,代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。 
    另外,由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小,系统会自动的将多余的那部 
    分重新放入空闲链表中。   
      
      2.3申请大小的限制   
            栈:在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存的区域。这句 
    话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的,在WINDOWS下,栈的大小 
    是2M(也有的说是1M,总之是一个编译时就确定的常数),如果申请的空间超过栈的剩余 
    空间时,将提示overflow。因此,能从栈获得的空间较小。   
            堆:堆是向高地址扩展的数据结构,是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来 
    存储的空闲内存地址的,自然是不连续的,而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大
    小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见,堆获得的空间比较灵活,也比较大。   
      
      
      
      2.4申请效率的比较:   
            栈由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。   
      堆是由new分配的内存,一般速度比较慢,而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便.   
      另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配内存,他不是在堆,也不是 
      在栈是直接在进程的地址空间中保留一块内存,虽然用起来最不方便。但是速度快,也 
      最灵活。  
      
      2.5堆和栈中的存储内容   
            栈:   在函数调用时,第一个进栈的是主函数中后的下一条指令(函数调用语句的下一 
    条可执行语句)的地址,然后是函数的各个参数,栈是先进后出,在大多数的C编译器中,参
    数是由右往左入栈的,然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。   
           当本次函数调用结束后,局部变量先出栈,然后是参数,最后栈顶指针指向最开始存的地 
      址,也就是主函数中的下一条指令,程序由该点继续运行。   
           堆:一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容由程序员安排。   
      
      2.6存取效率的比较   
      
      char   s1[]   =   "aaaaaaaaaaaaaaa";   
      char   *s2   =   "bbbbbbbbbbbbbbbbb";   
      aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的;   
      而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的;   
      但是,在以后的存取中,在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。   
      比如:   
      #include   
      void   main()   
      {   
      char   a   =   1;   
      char   c[]   =   "1234567890";   
      char   *p   ="1234567890";   
      a   =   c[1];   
      a   =   p[1];   
      return;   
      }   
      对应的汇编代码   
      10:   a   =   c[1];   
      00401067   8A   4D   F1   mov   cl,byte   ptr   [ebp-0Fh]   
      0040106A   88   4D   FC   mov   byte   ptr   [ebp-4],cl   
      11:   a   =   p[1];   
      0040106D   8B   55   EC   mov   edx,dword   ptr   [ebp-14h]   
      00401070   8A   42   01   mov   al,byte   ptr   [edx+1]   
      00401073   88   45   FC   mov   byte   ptr   [ebp-4],al   
      第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中,而第二种则要先把指针值读到 
      edx中,再根据edx读取字符,显然慢了。   
      
      
      2.7小结:   
      堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出:   
          使用栈就象我们去饭馆里吃饭,只管点菜(发出申请)、付钱、和吃(使用),吃
    饱了就 走,不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作,他的好处是快捷, 
    但是自由度小。   
          使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴,比较麻烦,但是比较符合自己的口味,而且 
    自由度大。   (经典!) 

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